Vypracovala: Mgr. Zuzana Szocsová



 

Základná charakteristika prvkov p2


 
Názov prvku
 
Značka prvku
 
Protónové číslo prvku
 
Elektrónová konfigurácia
 
Elektrone - gativita
 
Oxidačné čísla
 
Uhlík
 
C
 
6
 
[He]2s2 2p2
 
2,5
 
-IV, II, IV
 
Kremík
 
Si
 
14
 
[Ne] 3s2 3p2
 
1,7
 
-IV, II, IV
 
Germánium
 
Ge
 
32
 
[Ar] 3d10 4s2 4p2
 
2,0
 
(II), IV
 
Cín
 
Sn
 
50
 
[Kr] 4d10 5s2 5p2
 
1,7
 
II, IV
 
Olovo
 
Pb
 
82
 
[Pb] 4f14 5d106s2 6p2
 
1,5
 
II, (IV)

  • Vo valenčnej vrstve majú 4 elektróny
  • Všeobecná konfigurácia valenčnej vrstvy je ns2 np2
  • Pevné látky
  • Uhlík C – nekov (4 – väzbový, tvrdý, krehký) - jedine uhlík zo všetkých prvkov tejto skupiny sa v prírode vyskytuje v elementárnom stave.
  • Kremík Si – nekov (tvrdý, krehký)
  • Germánium Ge – polokov (tvrdý, krehký)
  • Cín Sn – kov (ťažný)
  • Olovo Pb – kov (má kovové vlastnosti)
  • Si, Ge, Sn, Pb – môžu byť až 6 – väzbové
  • So zvyšujúcim sa protónovým číslom prvkov rastie tendencia v rade germánium, cín, olovo vytvárať katióny s oxidačným číslom II a u týchto troch prvkov sa prejavuje vzrastajúci kovový charakter. Germánium, cín a olovo nepatria medzi biogénne prvky.
  • Viaceré zlúčeniny germánia, olovo a zlúčeniny olova sú toxické.


 

Kremík Si – lat. Silicium


 

Kremík sa nachádza v 3. perióde v IV.A skupine.

 

Elektrónová konfigurácia kremíka je: 14Si : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

 

 
Zdroj: http://www.fyzikavpokusech.info/wp-content/uploads/2009/03/kremik.jpg
 
 

 

Výskyt


 

Druhý najrozšírenejší prvok na Zemi, hneď po kyslíku. V prírode sa nachádza ako kremeň SiO2, vo forme kremičitanov, napríklad granát, a vo forme hlinitokremičitanov napríklad živec, sľuda.


 
 

Vlastnosti


  • Tmavosivá kryštalická látka s kovovým leskom, je tvrdá.
  • Teplota topenia je 1420°C
  • Má štruktúru podobnú štruktúre diamantu, je však menej pevná, a z toho dôvodu je kremík krehkejší.
  • Vystupuje ako štvorväzbový vo väčšine zlúčenín
  • Jeho väzby majú kovalentný charakter
  • Netvorí vodíkové mostíky
  • Nie je príliš reaktívny
  • Je odolný voči kyselinám (výnimka je HF)
  • Energia väzby Si – Si je približne polovičná v porovnaní s energiou väzby C - C (preto k štiepeniu väzby Si-Si dochádza ľahšie ako k štiepeniu väzby C-C)
  • Kremík nemá schopnosť viazať sa dvojitou alebo trojitou väzbou


 

Využitie

 

Kremík sa využíva ako polovodič v elektrotechnickom priemysle. Používa sa taktiež v slnečných batériách. Technický kremík sa používa v hutníctve na výrobu zliatin ako dezoxidačný prostriedok, na zvýšenie tvrdosti a pevnosti ocele.



 

Výroba

 

Kremík sa vyrába redukciou oxidu kremičitého karbidom vápenatým alebo uhlíkom v elektrických peciach:

SiO2 + CaC2→ Si + Ca + 2CO
SiO2 + 2C → Si + 2CO


 

Zlúčeniny kremíka


  • Silicidy – silicidy sú zlúčeniny kremíka a kovu, napríklad: Li3Si, CaSi2.
  • Silány – silány sú zlúčeniny kremíka s vodíkom. Monosilán a disilán – plyny, trisilán, tetrasilán – kvapalné látky, ostatné silány sú tuhé látky. Sú veľmi reaktívne, samozápalné, reagujú s vodou za vzniku vodíka. Majú redukčné vlastnosti.
 

Monosilán – SiH4

 

Disilán – Si2H6

 

Trisilán – Si3H8

  • Halogenidy kremičité – sú to prchavé látky. SiF4 – fluorid kremičitý – s vodou vytvára kyselinu hexafluorokremičitú H2SiF6 – existuje iba v roztoku.
  • Oxidy – napríklad oxid kremičitý SiO2. Oxid kremičitý – pevná látka, tvrdá, chemicky odolná, ťažko taviteľná stála látka. Je odolný voči vode a kyselinám okrem kyseliny fluorovodíkovej HF, ktorá leptá sklo. V prírode sa oxid kremičitý nachádza v podobe piesku. Piesok – kryštalický znečistený kremeň. Oxid kremičitý sa používa v stavebníctve, v sklárskom priemysle pri výrobe skla alebo v zlatníctve napríklad pri výrobe šperkov: ametyst, ruženín, číry bezfarebný kremeň – krištáľ. Sklo je homogénna amorfná látka, ktorá vzniká ochladením taveniny SiO2, uhličitanov alkalických kovov, vápenca a iných prísad. Oxid kremičitý sa v prírode vyskytuje vo forme viacerých kryštalických modifikácií. Najznámejšie sú kremeň, tridymit a kristobolit.

S kyselinou fluorovodíkovou reaguje nasledovne a vzniká pri tom fluorid kremičitý:
SiO2 (s) + 4 HF (aq) → SiF4 (g) + 2 H2O(l)

  • Kyselina kremičitá – vzniká okyslením vodných roztokov alkalických kremičitanov. Kyselina kremičitá sa zahriatím mení na rôsolovitý gél – jeho vysušením vzniká tvrdý silica gél.
  • Kremičitany – kremičitany vznikajú tavením oxidu kremičitého s hydroxidmi a uhličitanmi alkalických kovov.

SiO2 + 2 NaOH→ Na2SiO3 + H2O
 

Kremičitany sú v prírode veľmi rozšírené ako nerasty alebo ako súčasti hornín, napríklad živce, sľudy, kaolinity a tak ďalej. Kremičitany sa používajú na výrobu keramiky a cementu.


  • Silikóny – syntetické organokremičité polymérne zlúčeniny. Sú to tepelne odolné látky s hydrofóbnymi vlastnosťami (odpudzujú vodu). Použitie – mazacie oleje, izolačný materiál, náterové hmoty.

V štruktúre silikónov sa nachádza pravidelne sa opakujúca jednotka:
 
 

Kde R je uhľovodíkový zvyšok.



 

 
Cín (Stannum) – Sn


Nachádza sa v IV. A skupine a v piatej perióde. Hodnota elektronegativity je 1,7. Protónové číslo cínu je Z = 50. Relatívna atómová hmotnosť cínu je 118,69. Oxidačné čísla, s ktorými sa vyskytuje v zlúčeninách, sú II, IV.
 
 

Elektrónová konfigurácia

 
 

50Sn: [Kr] 4d10 5s2 5p2

 
 

Výskyt

 
Elementárne sa cín vyskytuje ojedinele, vyskytuje sa hlavne ako súčasť zlúčenín, akou je napríklad kasiterit SnO2, ktorý nazývame aj cínovec. Chemicky je to oxid ciničitý, ktorý obsahuje 78,62 % cínu. Svetové ložiská cínových rúd sú napríklad v Indonézii, v Brazílii, v Austrálii, v Nigérii alebo v Rusku.
 
Cín
Zdroj: http://www.oskole.sk/images/cin.jpg

 
 
 

Vlastnosti a chemické reakcie

 
Človek cín používal už v staroveku. Cín je striebrolesklý kov. Je veľmi ťažný a dá sa vyvalcovať na tenkú fóliu, ktorú poznáme pod menom staniol. Cín je odolný voči vode, a tak isto aj voči kyselinám a zásadám.
 
 

Výroba

 
Cín sa vyrába z oxidu ciničitého redukciou uhlím:
SnO2 + 2 C → Sn + 2 CO
 
 

Použitie

 
Cín – upravujú sa ním povrchy niektorých kovov, ktoré sú menej odolné. Táto úprava sa nazýva pocínovanie. Cín sa používa na letovanie a aj na výrobu zliatin, akou je napríklad bronz, čo je zliatina medi a cínu.

Bronz – využíva sa napríklad na:
  • výrobu bronzových medailí, ktoré sa udeľujú za získanie tretieho miesta v športových disciplínach.
  • výrobu potrubí a ventilov
  • vyrábajú sa z neho zvony, sochy, nádoby a bronzové umelecké predmety
 

Bronzové mince
Zdroj: http://matrixreaction.com/images/bronz_coins.jpg

 

Použitá literatúra:
1. http://sk.wikipedia.org/wiki/S%C3%BAbor:C,6.jpg
2. Zmaturuj z chémie
3. http://matrixreaction.com/images/bronz_coins.jpg
4. http://sk.wikipedia.org/wiki/S%C3%BAbor:Rough_diamond.jpg
5. http://sk.wikipedia.org/wiki/S%C3%BAbor:GraphiteUSGOV.jpg
6. http://www.fyzikavpokusech.info/wp-content/uploads/2009/03/kremik.jpg
7. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2d/Activated_Carbon.jpg/200px-Activated_Carbon.jpg
8. Chémia pre 1. roční gymnázií
9. Anorganická chémia, Poláček, Kulich, Tomáš, Vollmanová